DE19937888A1 - Ball joint - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk, welches ein Gehäuse (1) mit einem Hohlraum (1.1) zur Aufnahme einer in einer Gleitschale (2) beweglich gelagerten Kugel (3) eines Kugelzapfens (4) aufweist, mit einer Öffnung (1.2) in dem in Richtung zum Kugelzapfen (4) weisenden Randbereich (1.4) des Gehäuses, durch welche der Kugelzapfen (4) ragt, mit einem Zwischenraum zwischen der Wandung des Hohlraums (1.1) des Gehäuses (1) und der Außenwandung der Gleitschale (2), der mit einem injizierfähigen Material (5) gefüllt ist, mit einer der Öffnung (1.2) gegenüberliegenden Montageöffnung (1.3) im Gehäuse (1) zum Einlegen der in der Gleitschale (2) angeordneten Kugel (3) des Kugelzapfens (4) in das Gehäuse (1), mit mindestens einer durch die Wandung des Gehäuses (1) zu dessen Hohlraum (1.1) führenden Zuführöffnung für die Injektion des injizierfähigen Materials (5) und bedarfsweise mit einer in Richtung zum Kugelzapfen (4) angeordneten Aufnahme für einen Dichtungsbalg (6). Erfindungsgemäß weist die Öffnung (1.2) eine dem Schwenkwinkel (alpha) des Kugelzapfens (4) angepaßte Kontur auf.The invention relates to a ball joint, which has a housing (1) with a cavity (1.1) for receiving a ball (3) of a ball pin (4) that is movably mounted in a sliding shell (2), with an opening (1.2) in the direction to the ball pin (4) facing edge area (1.4) of the housing, through which the ball pin (4) protrudes, with an intermediate space between the wall of the cavity (1.1) of the housing (1) and the outer wall of the sliding shell (2), which with a injectable material (5) is filled, with a mounting opening (1.3) opposite the opening (1.2) in the housing (1) for inserting the ball (3) of the ball pin (4) arranged in the sliding shell (2) into the housing (1) , with at least one feed opening for the injection of the injectable material (5) leading through the wall of the housing (1) to its cavity (1.1) and if necessary with a receptacle for a sealing bellows (6) arranged in the direction of the ball stud (4). According to the invention, the opening (1.2) has a contour adapted to the swivel angle (alpha) of the ball pin (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, welches ein Gehäuse mit einem Hohlraum zur Aufnahme einer in einer Gleitschale beweglich gelagerten Kugel eines Kugelzapfens aufweist, mit einer Öffnung in dem in Richtung zum Kugelzapfen weisenden Rand bereich des Gehäuses, durch welche der Kugelzapfen ragt, mit einem Zwischenraum zwischen der Wandung des Hohlraums des Gehäuses und der Außenwandung der Gleitschale, der mit einem injizierfähigen Material gefüllt ist, mit einer der Öffnung gegenüberliegenden Montageöffnung im Gehäuse zum Einlegen der in der Gleitschale befindliche Kugel des Kugelzapfens in das Gehäuse, mit mindestens einer durch die Wandung des Gehäuses zu dessen Hohlraum führenden Zuführöffnung für die Injektion des injizierfähigen Materials und mit einer in Richtung zum Kugelzapfen angeordneten Aufnahme für einen Dichtungsbalg.The invention relates to a ball joint according to the preamble of the first claim, which is a housing with a Cavity for receiving a movable in a sliding cup bearing ball of a ball pin, with a Opening in the edge pointing towards the ball stud area of the housing through which the ball stud protrudes, with a space between the wall of the cavity of the housing and the outer wall of the sliding shell, which with an injectable material is filled with one of the Opening opposite mounting opening in the housing for Insert the ball of the Ball stud in the housing, with at least one through the Wall of the housing leading to the cavity Feed port for injection of the injectable Material and with one towards the ball stud arranged receptacle for a sealing bellows.
Nach DE 296 17 276 U1 ist ein Kugelgelenk bekannt, welches ein mit einem Hohlraum versehenes Gehäuse aufweist, in dem eine Kugel in einer Lageschale beweglich gelagert ist. Die Lagerschale wird durch Einspritzen einer Kunststoffmasse zwischen der Innenwand der Aussparung des Kugelgelenkgehäuses und der Kugel gebildet. An der in Richtung zum Kugelzapfen weisenden Öffnung des Gehäuses ist außen eine radial umlaufende Ringnut angeordnet, in welcher eine Manschette beziehungsweise ein Balg aufgenommen wird, der zur Abdichtung des Kugelgelenkes dient. Die Herstellung dieser Ringnut als Aufnahme für die Manschette erfordert einen erhöhten Aufwand bei der Fertigung des Kugelgelenkes. Weiterhin ist bei derartigen Kugelgelenken nachteilig, daß durch die Schwindung des injizierten Materials (Kunststoffs) oft eine ungenügende Verriegelung zwischen dem injizierten Material und dem Gehäuse vorhanden ist und die erforderlichen axialen Ausreißkräfte nicht aufgenommen werden können. Bei allen gattungsgemäßen Kugelgelenken weist die in Richtung zum Kugelzapfen gerichtete Öffnung des Gehäuses eine kreisförmige Form auf, und deren Durchmesser ist dem maximalen Schwenkwinkel angepaßt, wodurch die Belastbarkeit weiter eingeschränkt wird.According to DE 296 17 276 U1, a ball joint is known which has a housing provided with a cavity, in which a ball is movably supported in a bearing shell is. The bearing shell is made by injecting one Plastic mass between the inner wall of the recess Ball joint housing and the ball formed. At the in Direction to the ball pin opening of the housing a radially circumferential annular groove is arranged on the outside, in which a cuff or a bellows is picked up, which serves to seal the ball joint. The production this ring groove as a receptacle for the cuff required an increased effort in the manufacture of the ball joint. Another disadvantage of such ball joints is that due to the shrinkage of the injected material (Plastic) often an insufficient interlock between the injected material and the housing is present and the required axial pull-out forces were not included can be. With all generic ball joints has the opening directed towards the ball pin of the housing on a circular shape, and their Diameter is adapted to the maximum swivel angle, which further limits the resilience.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kugelgelenk zu entwickeln, welches eine zuverlässige Verriegelung zwischen Gehäuse und injiziertem Material gewährleistet und die axialen Ausreißkräfte aufnimmt.The object of the invention is to provide a ball joint develop a reliable interlock between Guaranteed housing and injected material and the absorbs axial pull-out forces.
Das Kugelgelenk weist dabei bekannter Weise ein Gehäuse mit einem Hohlraum und mindestens einer Öffnung zur Aufnahme einer in einer Lagerschale beweglich gelagerten Kugel eines Kugelzapfens auf. Der Zwischenraum zwischen der Wandung der Lagerschale und der Wandung des Hohlraumes des Gehäuses wird mit einem injizierbaren Material, vorzugsweise Kunststoff gefüllt. Das Injizieren des Materials erfolgt über mindestens eine Zuführöffnung. Weiterhin ist am Kugelgelenk bedarfsweise eine Aufnahme für einen Dichtungsbalg angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Öffnung des Gehäuses eine dem Schwenkwinkel des Kugelzapfens angepaßte Kontur auf.The ball joint has a housing in a known manner a cavity and at least one opening for receiving a ball movably supported in a bearing shell Ball stud on. The space between the wall of the Bearing shell and the wall of the cavity of the housing with an injectable material, preferably Plastic filled. The material is injected via at least one feed opening. Furthermore is on Ball joint requires a seat for one Sealing bellows arranged. According to the opening the housing a the pivot angle of the ball pin adapted contour.
Dazu ist der jeweilige Abstand der im Gehäuses für das Hindurchragen des Kugelzapfens vorhandenen Öffnung zur Kugelzapfenachse bei Nullstellung (bei Schwenkwinkel α = Null) in einem ersten Bereich, in dem kein oder ein eingeschränkter Schwenkwinkel α auftritt, in ihrer Breite reduziert im Verhältnis zur Breite der Öffnung in einem zweiten Bereich, in welchem der erforderliche Schwenkwinkel α des Kugelzapfens zu gewährleisten ist. Die Öffnung weist dabei zumindest im zweiten Bereich eine zum Kugelmittelpunkt der Kugel gerichtete Abschrägung auf. Vorteilhafter Weise bildet der erweiterte zweite Bereich der Öffnung gleichzeitig einen Durchtritt für das injizierfähige Material, das entweder durch diesen zweiten Bereich der Öffnung oder über die Montageöffnung injiziert werden kann. For this, the respective distance is in the housing for the Penetration of the ball pin existing opening to Ball pin axis with zero position (with swivel angle α = Zero) in a first range in which no or one restricted pivot angle α occurs in its width reduced in relation to the width of the opening in one second area in which the required swivel angle α of the ball pivot is to be ensured. The opening points at least in the second area Ball center of the ball bevel. The expanded second region advantageously forms the opening at the same time a passage for the injectable material either through this second Area of the opening or injected through the mounting opening can be.
Wenn das injizierfähige Material durch den zweiten Bereich über die in Richtung zum Kugelzapfen weisende Öffnung des Gehäuses hinausragt, kann dadurch gleichzeitig der Anschlußbereich für die Aufnahme des Dichtungsbalges gebildet werden. Dabei schließt sich das injizierte Material an den in Richtung zum Kugelzapfen weisenden Randbereich des Gehäuses an.If the injectable material through the second area via the opening of the Protrudes from the housing Connection area for receiving the sealing bellows be formed. The injected closes Material at the ends pointing towards the ball stud Edge area of the housing.
Die Öffnung kann je nach Schwenkbewegung des Kugelzapfens symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein. Bei einer im wesentlichen geradlinigen Schwenkbewegung in einer Ebene rechtwinklig zur Längsachse des Kugelzapfens ist eine ovale Form der Öffnung vorteilhaft.The opening can vary depending on the pivoting movement of the ball pin be symmetrical or asymmetrical. At a essentially rectilinear pivoting movement in one plane an oval is perpendicular to the longitudinal axis of the ball stud Shape of the opening advantageous.
Die Öffnung kann jedoch auch asymmetrisch ausgebildet sein, wenn andere Schwenkbewegungen z. B. Taumelbewegungen erforderlich sind.However, the opening can also be designed asymmetrically, if other pivotal movements such. B. wobble required are.
Mit der Erfindung wird eine einfache elegante konstruktive Gestaltung eines Kugelgelenkes geschaffen, wobei durch die im Durchmesser reduzierten Bereiche der Öffnung höhere axiale Ausreißkräfte aufgenommen werden können. Die dem Schwenkwinkel folgende Kontur der Öffnung mit ihren engeren ersten und den breiteren zweiten Bereichen garantiert weiterhin die Verdrehsicherung des injizierten Materials im Verhältnis zur Gleitschale und gleichzeitig eine elastische Schwenkwinkelbegrenzung.With the invention, a simple elegant constructive Design of a ball joint created, whereby by the Areas of the opening reduced in diameter are larger axial pull-out forces can be absorbed. The one Swivel angle following the opening's contour with its narrower first and broader second areas guaranteed continue the anti-rotation of the injected material in the Relationship to the sliding shell and at the same time an elastic one Swivel angle limitation.
Weiterhin wird durch die bereichsweise Verringerung der Öffnung des Kugelzapfens eine Erhöhung der Notlaufeigenschaften erzielt. Auch wenn die Innenflächen des Kugellagers und die Gleitschale vollkommen verschlissen sind, wird die Kugel noch im Gehäuse gehalten, da der Überdeckungsgrad zwischen der Öffnung des Gehäuses für den Kugelzapfens und Durchmesser der Kugel größer ist als bei herkömmlichen Lösungen.Furthermore, the reduction in areas Opening of the ball stud an increase in Runflat properties achieved. Even if the interior surfaces of the ball bearing and the sliding shell are completely worn out are, the ball is still held in the housing, since the Degree of coverage between the opening of the housing for the Ball stud and diameter of the ball is larger than at conventional solutions.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on Exemplary embodiments and associated drawings explained. Show it:
Fig. 1 Draufsicht auf ein Kugelgelenk mit ovaler Öffnung in Richtung zum Kugelzapfen, Fig. 1 plan view of a ball joint having an oval opening in the direction towards the ball pivot,
Fig. 1a schematische Darstellung des Überdeckungsgrades zwischen Gehäuseöffnung und Kugeldurchmesser gem. Fig. 1, Fig. 1a schematic representation of the degree of coverage between the housing opening and ball diameter acc. Fig. 1
Fig. 2 Draufsicht auf ein Kugelgelenk mit asymmetrisch erweiterter Öffnung in Richtung zum Kugelzapfen, Fig. 2 plan view of a ball joint with asymmetrically extended opening in the direction towards the ball pivot,
Fig. 2a schematische Darstellung des Überdeckungsgrades zwischen Gehäuseöffnung und Kugeldurchmesser gem. Fig. 2, Fig. 2a schematic representation of the degree of coverage between the housing opening and ball diameter acc. Fig. 2,
Fig. 3 Schnitt A-A gem. Fig. 1 durch ein Kugelgelenk Fig. 3 section AA acc. Fig. 1 by a ball joint
Fig. 4 Schnitt A-A gem. Fig. 2 durch ein Kugelgelenk mit am injiziertem Material befestigtem Dichtungsbalg Fig. 4 section AA acc. Fig. 2 by a ball joint with the sealing bellows attached to the injected material
Fig. 5 Ausschnitt C der Befestigung des Dichtungsbalges gem. Fig. 3 Fig. 5 section C of the attachment of the sealing bellows acc. Fig. 3
In Fig. 1 ist die Draufsicht eines Kugelgelenks in Richtung zur Kugelmitte mit ovaler Öffnung (langlochählnicher Öffnung) und in Fig. 2 mit asymmetrischer Öffnung ohne injiziertes Material dargestellt. Entsprechende Längsschnitte zeigen Fig. 3 und 4, wobei in den Längsschnitten das injizierte Material bereits eingebracht wurde. Das Gehäuse 1 des Kugelgelenks weist gem. Fig. 1 bis 4 einen Hohlraum 1.1 mit zwei sich gegenüberliegenden Öffnungen 1.2 und 1.3 auf. Die Stirnfläche 1.4 des Gehäuses 1, in welchem sich die Öffnung 1.2 befindet, ist gem. Fig. 1 mit einer ovalen (langlochähnlichen) Öffnung und gem. Fig. 2 mit einer asymmetrischen Öffnung versehen.In Fig. 1 is a plan view of a ball joint in the direction of the ball center with an oval opening (langlochählnicher opening) and shown in Fig. 2 with an asymmetric opening without injected material. Corresponding longitudinal sections are shown in FIGS. 3 and 4, the injected material having already been introduced in the longitudinal sections. The housing 1 of the ball joint has gem. Fig. 1 to 4 with a cavity 1.1 on two opposite openings 1.2 and 1.3. The end face 1.4 of the housing 1 , in which the opening 1.2 is located, is gem. Fig. 1 with an oval (slot-like) opening and gem. Fig. 2 provided with an asymmetrical opening.
Der jeweilige Abstand der Öffnung 1.2 zur Kugelzapfenachse A bei Nullstellung ist dem erforderlichen Schwenkwinkel α angepaßt. Daher ist der Abstand L1 im Bereich B1, in welchem kein oder nur ein geringer Schwenkwinkel α gefordert wird, reduziert im Vergleich zum Abstand L2 der Öffnung 1.2 im Bereich B2, in welchem ein großer Schwenkwinkel α auftritt. Der Bereich B1 ist dabei fett und gestrichelt und der Bereich B1 fett als Durchgangslinie in Fig. 1, 1a und 2, 2a dargestellt.The respective distance of the opening 1.2 to the ball pin axis A at zero position is adapted to the required swivel angle α. Therefore, the distance L1 in the area B1, in which no or only a small swivel angle α is required, is reduced compared to the distance L2 of the opening 1.2 in the area B2, in which a large swivel angle α occurs. The area B1 is shown in bold and dashed lines and the area B1 is shown in bold as a continuous line in FIGS. 1, 1a and 2, 2a.
Aus Fig. 1a und 2a ist dabei aus den schraffierten Flächen der Überdeckungsgrad zwischen der Öffnung 1.1 und dem Kugeldurchmesser D ersichtlich, der im Vergleich zu gattungsgemäßen Lösungen wesentlich größer ist, wodurch wie bereits vorgenannt beschrieben die Notlaufeigenschaften wesentlich verbessert werden.From FIGS. 1a and 2a, the degree of coverage between the opening 1.1 and the ball diameter D can be seen from the hatched areas, which is considerably larger in comparison to generic solutions, as a result of which, as already described, the emergency running properties are significantly improved.
In dem Gehäuse 1 ist gem. Fig. 3 die Lagerschale 2 mit der Kugel 3 eines Kugelzapfens 4 angeordnet. In den Hohlraum 1.1 des Gehäuses 1 wurde durch die Montageöffnung 1.3 die in der Lagerschale 2 beweglich gelagerte Kugel 3 des Kugelzapfens 4 eingebracht. Der Zwischenraum zwischen der unbearbeiteten Wandung des Hohlraums 1.1 des Gehäuses 1 und der Lagerschale 2 ist mit injizierfähigem Material 5 ausgefüllt. In Fig. 4 ist eine ähnliche Bauform dargestellt, jedoch reicht bei dieser Variante das injizierfähige Material 5 durch die Öffnung 1.2 des Gehäuses 1 über dessen oberen Rand 1.4 und bildet einen Anschlußbereich 5.1 für einen Dichtungsbalg 6. Durch die Verwendung des injizierten Materials werden dabei unbearbeitete rauhe Oberflächen des Hohlraums 1.1 und des Randbereiches 1.4 des Gehäuses 1 sowie Toleranzunterschiede des Hohlraumes 1.1 ausgeglichen. Der Randbereich im Bereich der Montageöffnung 1.3 wurde nach dem Einlegen der Kugel 3 des Kugelzapfens 4 in das Gehäuse 1 in Richtung zur Mitte des Gehäuses umgeformt, so daß auch der Durchmesser dieser Montageöffnung 1.3 kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 2, wodurch eine weitere Erhöhung der Aufnahme axialer Außreißkräfte möglich ist.In the housing 1 is gem. Fig. 3, the bearing shell 2 with the ball 3 of a ball pin 4 is arranged. The ball 3 of the ball pin 4, which is movably mounted in the bearing shell 2, was introduced into the cavity 1.1 of the housing 1 through the mounting opening 1.3 . The space between the unprocessed wall of the cavity 1.1 of the housing 1 and the bearing shell 2 is filled with injectable material 5 . A similar design is shown in FIG. 4, but in this variant the injectable material 5 extends through the opening 1.2 of the housing 1 over its upper edge 1.4 and forms a connection area 5.1 for a sealing bellows 6 . By using the injected material, unprocessed rough surfaces of the cavity 1.1 and the edge region 1.4 of the housing 1 and tolerance differences of the cavity 1.1 are compensated for. The edge area in the area of the assembly opening 1.3 was deformed after inserting the ball 3 of the ball pin 4 into the housing 1 in the direction of the center of the housing, so that the diameter of this assembly opening 1.3 is also smaller than the diameter of the ball 2 , which further increases the absorption of axial tear forces is possible.
Der Anschlußbereich 5.1 des injizierten Materials 5 weist dabei eine am Umfang radial umlaufende Nut 5.2 auf, in welcher der Dichtungsbalg über einen Verstärkungsring 6.1 durch Einknöpfen befestigt werden kann (Fig. 5).The connection area 5.1 of the injected material 5 has a circumferentially circumferential groove 5.2 in which the sealing bellows can be fastened by means of a reinforcing ring 6.1 ( FIG. 5).
Aus Fig. 3 und 4 wird auch deutlich, daß der Randbereich der Öffnung 1.2 im Bereich B1 wesentlich weiter in Richtung zur Achse A des Kugelzapfens 4 in Nullstellung liegt (L1 < L2). Der Schwenkwinkel α ist in Richtung zum Bereich B1 eingeschränkt gegenüber dem Schwenkwinkel α in Richtung zum Bereich B. Durch diese neuartige Gestaltung können die aufnehmbaren axialen Außreißkräfte im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen wesentlich erhöht werden.It is also clear from FIGS. 3 and 4 that the edge area of the opening 1.2 in the area B1 lies substantially further in the direction of the axis A of the ball pin 4 in the zero position (L1 <L2). The swivel angle α is restricted in the direction of the area B1 compared to the swivel angle α in the direction of the area B. This novel design means that the absorbable axial pull-out forces can be increased significantly in comparison to conventional solutions.
Als injizierfähiges Material wird vorzugsweise Kunststoff verwendet, der auch mit einem Füllstoff (z. B. Glasfasern, Glaskugeln, Fasern oder Partikel nachwachsender Rohstoffe usw.) versetzt sein kann. Es besteht auch die Möglichkeit, Elastomere oder mineralische Füllstoffe beispielsweise auf der Basis von Glas oder anderen mineralischen Verbindungen als injizierfähiges Material zu verwenden.Plastic is preferably used as the injectable material used with a filler (e.g. glass fibers, Glass balls, fibers or particles of renewable raw materials etc.) can be offset. There is also the possibility For example, elastomers or mineral fillers the base of glass or other mineral compounds to use as an injectable material.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften nicht dargestellten Ausführungsvariante ist es möglich, den Dichtungsbalg auch mit dem Injizieren des Materials an den Aufnahmebereich fest und dicht anzuformen. Die Dichtungsbalgaufnahme kann dabei ebenfalls nicht wie herkömmlich rund sondern eine von der Kreisform abweichende z. B. eine ovale Form entsprechend der Form der Öffnung 1.1 aufweisen, wodurch die Verdrehsicherung des Dichtungsbalges zum Gehäuse gewährleistet wird.According to a further advantageous embodiment variant, not shown, it is possible to form the sealing bellows firmly and tightly even when the material is injected into the receiving area. The sealing bellows receptacle can also not as conventional round but a different from the circular shape z. B. have an oval shape corresponding to the shape of the opening 1.1 , whereby the anti-rotation of the sealing bellows to the housing is ensured.
Claims (8)
- - mit einer Öffnung (1.2) in dem in Richtung zum Kugelzapfen (4) weisenden Randbereich (1.4) des Gehäuses, durch welche der Kugelzapfen (4) ragt,
- - mit einem Zwischenraum zwischen der Wandung des Hohlraums (1.1) des Gehäuses (1) und der Außenwandung der Gleitschale (2), der mit einem injizierfähigen Material (5) gefüllt ist,
- - mit einer der Öffnung (1.2) gegenüberliegenden Montageöffnung (1.3) im Gehäuse (1) zum Einlegen der in der Gleitschale (2) befindlichen Kugel (3) des Kugelzapfens (4) in das Gehäuse (1),
- - mit mindestens einer durch die Wandung des Gehäuses (1) zu dessen Hohlraum (1.1) führenden Zuführöffnung für die Injektion des injizierfähigen Materials (5) und
- - mit einer in Richtung zum Kugelzapfen (4) angeordneten Aufnahme für einen Dichtungsbalg (6),
- with an opening ( 1.2 ) in the edge region ( 1.4 ) of the housing pointing in the direction of the ball pin ( 4 ), through which the ball pin ( 4 ) protrudes,
- with an intermediate space between the wall of the cavity ( 1.1 ) of the housing ( 1 ) and the outer wall of the sliding shell ( 2 ), which is filled with an injectable material ( 5 ),
- - with the opening (1.2) opposite the mounting opening (1.3) in the housing (1) for inserting, into the housing (1) in the slip bowl (2) located ball (3) of the ball pivot (4)
- - With at least one through the wall of the housing ( 1 ) leading to the cavity ( 1.1 ) leading opening for the injection of the injectable material ( 5 ) and
- - with, in the direction towards the ball pivot (4) arranged for receiving a sealing bellows (6)
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